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《广西大学》 2012年
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水稻和红麻雄性不育相关基因MS5的克隆、表达及转基因研究

唐向民  
【摘要】:MS5(male sterile5)基因又名POLLENLESS3基因或TDM1基因。MS5最早在拟南芥发现,且是一个育性相关的基因,MS5突变会导致雄性不育。相关研究显示,它在调控细胞周期活动及在发育的花药细胞的减数分裂过程中起着关键作用。MS5突变体由于在第二次减数分裂后出现了一次额外的分裂,而染色体没有复制,结果导致染色体异常,出现多分体。其编码的蛋白产物类似小鼠联会复合体蛋白SCP1,遗传分析显示它是一个细胞核隐性孢子突变体(Chaudhury et al.,1994)。MS5基因属于一个植物界中高度保守的小的多基因家族的成员。 李刚(2009)采用同重标签相对与绝对定量(iTRAQ)标记分析了红麻不育系L23A和保持系L23B单核期花药线粒体的蛋白质组差异,共鉴定出93个显著差异的蛋白质。在所鉴定的差异蛋白中,将No.326蛋白与水稻蛋白质数库进行比对,鉴定出No.326蛋白与POLLENLESS3基因高度同源,POLLENLESS3,又名MS5基因。本研究基于从李刚研究结果,再次通过搜索比对各核酸及蛋白数据库,从水稻基因组序列里选择与红麻No.326蛋白同源性最高的水稻POLLENLESS3的3个基因进行研究,其基因登陆号分别为为Os05g43040,Os03g06970和Os09g36740。在水稻基因组数据库里有4个MS5同源基因,其功能未被注释。本研究将挑出来3个基因分别命名为OsMs5-1,OsMs5-2,OsMs5-3,并对这3个基因进行了序列分析,通过RNAi基因沉默及超量表达来研究这3个基因的功能,同时我们还克隆了红麻的MS5基因,并也作了序列分析及在水稻中超量表达,为了解决基因工程创造细胞核雄性不育系的保持问题,我们还对烟草EPSPS1进行功能研究,通过对水稻与红麻MS5基因及烟草EPSPS1的功能研究,得出如下结果: 1、3个水稻基因的分离与序列分析。我们从水稻分离OsMs5-1,OsMs5-2,OsMs5-3基因全长片段,对水稻OsMs5-1,OsMs5-2,OsMs5-3基因进行生物信息学分析,3个MS5蛋白分别编码含有299、315和515个氨基酸残基的蛋白质。经Scanprosite软件分析发现,3个MS5均含有一个TPR结构域(PS50005),属TPR蛋白家族成员。序列分析显示OsMs5-1,OsMs5-2,OsMs5-3基因与拟南芥MS5基因高源同源,以上结果表明以上OsMs5-1,OsMs5-2,OsMs5-3蛋白是MS5基因的同源基因。 2、为了对OsMs5-1,OsMs5-2,OsMs5-3基因进行功能分析,我们通过构建水稻OsMs5-1,OsMs5-2,OsMs5-33个基因的RNAi干扰表达载体,并以中花11为受体材料用农杆菌介导法转化水稻,分别获得转基因的阳性植株。对干扰表达转基因植株T1代以nptⅡ基因片段为探针进行Southern分析证明,获得了转基因阳性植株。对3个基因的RNAi干扰转基因水稻后代进行形态及光学显微镜和扫描电镜观察,结果显示,T0代的转基因植株表现不同程度的不育。转基因植株的花粉也不同于野生型植株花粉。 3、构建水稻OsMs5-1、OsMs5-2和OsMs5-33个基因带GFP标记基因的超量表达载体,并通过农杆菌介导法转化水稻。并以粳稻中花11为受体材料,农杆菌介导法转化水稻,分子鉴定获得了阳性植株。为了对水稻OsMs5-1、OsMs5-2和OsMs5-3基因进行亚细胞定位预测,用3个带GFP的转基因植株的幼苗根尖与愈伤组织压片置于荧光显微下观察绿色荧光蛋白GFP的表达。转基因植株能观察到被蓝光激发出耀眼的绿色荧光。 4、为了研究MS5同源基因在红麻(Hibiscus canabius L.)花药中的转录特征,以不育系L23A为试材,基于已知的红麻MS5基因5′端cDNA序列,采用3'RACE和RT-PCR技术对该基因全长cDNA序列进行了克隆。序列比对分析结果表明,红麻花药组织中同时存在MS5基因2种不同的转录本,其长度分别为972bp和1105bp,依次命名为HcMs5-α和HcMs5-β。这2种转录本均包含了完整且一致的编码序列(CDS),全长为858bp,预测编码的蛋白质含有285个氨基酸残基,相对分子量为32.4kD,理论等电点为7.62。两者5′端前972bp序列完全一致,但3′端的非编码区(UTR)长度有所不同,HcMs5-β在第972bp以后比HcMs5-α多出133bp的序列,具有选择性转录终止的特征。这种转录终止信号的可选择性可能与该基因转录后水平的调控有关。 半定量RT-PCR分析红麻不育系和保持系MS5基因的时空表达,结果显示,MS5基因在不育系和保持系中,在各个组织的表达没有差异,其中无论是不育系和保持系,MS5基因在根、花瓣及双核期花药有表达,在茎,叶和单核期花药,MS5基因的表达量极低。但据李刚(2009)的研究,红麻该基因在蛋白水平上的表达量,在不育系和保持系之间差异显著。由此推测可能与该基因转录后水平的调控有关。对红麻HcMs5基因进行亚细胞定位预测,对GFP报告基因的转基因植株的幼苗根尖与愈伤组织压片置于荧光显微下观察绿色荧光蛋白GFP的表达。转基因植株能观察到被蓝光激发出耀眼的绿色荧光。 5.EPSPS合酶(5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶)是莽草酸途径中的一个关键酶,是除草剂草甘膦的作用靶标。草甘膦通过阻止EPSPS合酶的形成而使莽草酸途径中止,从而达到对植物的灭杀作用。草甘膦是一种广谱型灭生性除草剂,植物中EPSP合成酶的过量表达或某些活性位点氨基酸的突变对高剂量的草甘膦有较强的耐受性。为了利用基因工程创造细胞核雄性不育系,对于基因工程创造细胞核雄性不育系的保持问题,我们设想以烟草TOB-EPSPSI基因作为筛选标记,筛选细胞核雄性不育后代的不育株与可育株,以解决不育系的保持问题。本研究对烟草的抗除草剂草甘膦TOB-EPSPSI基因进行了研究,将烟草的TOB-EPSPSI基因(基因登陆号M61904)构建了植物表达载体,并用农杆菌介导法导入水稻。分子鉴定证明烟草TOB-EPSPSI基因被成功整合到粳稻中花11受体材料中。对转基因植株T2代进行草甘膦抗性试验,喷施30m mol/L及35m mol/L高浓度的草甘膦发现转基因植株抗性比野生型的强。
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S511;S563.5

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘晓菊;洪海波;李敏;刘媛;杨克强;;改良CTAB法提取核桃总RNA试验[J];山东农业科学;2008年01期
2 陈睿;李清贤;杨绍华;;水稻花粉发育相关基因的研究进展[J];福建农业学报;2010年03期
3 淦国英;漆艳香;蒲金基;张欣;谢艺贤;;改良CTAB法提取高质量香蕉叶片总RNA[J];广东农业科学;2009年07期
4 林雯;TPR基序——一种介导蛋白质相互作用的结构域[J];国外医学(分子生物学分册);2000年05期
5 汤洪;金刚;文宗振;周瑞阳;关和新;;草甘膦对烟草叶片超微结构的影响[J];广西农业生物科学;2008年04期
6 胡小丫;;美科学家阐明基因复增是马齿苋获得草甘膦抗性的机制[J];分子植物育种;2010年01期
7 高清松;杨泽峰;徐辰武;;水稻基因组进化的研究进展[J];扬州大学学报(农业与生命科学版);2009年02期
8 张松;黄波;夏学峰;孙之荣;;蛋白质亚细胞定位的生物信息学研究[J];生物化学与生物物理进展;2007年06期
9 牛颜冰,郭失迷,申林炎,雷万钧,雷霄飞;RNA沉默在分析植物基因功能方面的研究[J];生命科学;2005年04期
10 陈淑华;真核生物mRNA3′非翻译区的调控功能[J];国外医学(生理、病理科学与临床分册);2003年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 金丹;新型高抗草甘膦EPSPS基因的克隆及草甘膦N-乙酰转移酶的活性位点鉴定[D];四川大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 徐化学;水稻功能候选基因RNA干涉载体的构建及其应用[D];中国农业科学院;2007年
2 陈洁;TPR样蛋白生物学功能及作用机制的研究[D];南京医科大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘晓菊;洪海波;李敏;刘媛;杨克强;;改良CTAB法提取核桃总RNA试验[J];山东农业科学;2008年01期
2 马丽;;两种快速提取甘薯块根总RNA的方法[J];山东农业科学;2008年06期
3 陈长宝;朱树华;周杰;;改良CTAB法提取成熟肥城桃果实的总RNA[J];山东农业科学;2009年05期
4 杨晨;徐凤花;单世华;刘宇;李春娟;张廷婷;闫彩霞;;花生子叶RNA提取方法比较与分析[J];山东农业科学;2011年01期
5 李文娟;田志宏;;水稻显性核不育基因的研究概况[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年11期
6 王林生;李毓珍;马晓玉;;植物雄性不育系的选育与杂交制种技术[J];安徽农业科学;2006年11期
7 龚慧明;贺浩华;;作物显性核不育的研究和利用进展[J];安徽农业科学;2006年17期
8 邢杰;淳俊;郑彦峰;王胜华;陈放;;不同阳离子皂土对植物RNA提取效果的影响[J];安徽农业科学;2007年21期
9 吴功庆;徐敏;刘意;;半夏叶片总RNA的提取研究[J];安徽农业科学;2008年08期
10 鲍彤华;时国庆;;不同冻结温度对山药片营养品质的影响[J];安徽农业科学;2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董硕;段红喜;赵书岗;赵悦平;张志华;;核桃花芽分化研究进展[A];第五届全国干果生产、科研进展学术研讨会论文集[C];2007年
2 钟淮钦;吴建设;黄敏玲;钟海丰;黄双龙;叶秀仙;;观赏向日葵花瓣发育过程中花色素苷及其相关生理物质积累的初步研究[A];中国观赏园艺研究进展 2009[C];2009年
3 高志民;牟少华;李雪平;潘会堂;;根据模式植物花发育的分子机制分析牡丹花型的演进规律[A];中国观赏园艺研究进展 2009[C];2009年
4 王涛涛;李汉霞;张俊红;叶志彪;;芥菜型油菜雄性不育性转育甘蓝的杂交胚发育与培养[A];中国十字花科蔬菜研究进展 2009——中国园艺学会十字花科分会第七届学术研讨会论文集[C];2009年
5 谭远宝;徐跃进;张艳;万正杰;涂金星;;红菜薹与甘蓝型油菜远缘杂交后代的植物学和细胞学分析[A];中国十字花科蔬菜研究进展 2009——中国园艺学会十字花科分会第七届学术研讨会论文集[C];2009年
6 徐鑫;王春台;朱英国;刘学群;;分子标记鉴定红莲型细胞质雄性不育杂交水稻组合及其亲本[A];2007中国科协年会专题论坛“红莲型杂交水稻学术专题研讨会”论文汇编[C];2007年
7 段世华;毛加宁;朱英国;;红莲型杂交稻(红莲2号)及其骨干亲本的RAPD分析与鉴定[A];2007中国科协年会专题论坛“红莲型杂交水稻学术专题研讨会”论文汇编[C];2007年
8 郑佳;席梦利;陆叶;吕运舟;施季森;;杨树休眠期形成层区细胞的激光显微切割与RNA提取[A];第二届中国林业学术大会——S2 功能基因组时代的林木遗传与改良论文集[C];2009年
9 谭晓风;谢禄山;张琳;;油桐种子EST文库构建及主要表达基因的分析[A];第二届中国林业学术大会——S9 木本粮油产业化论文集[C];2009年
10 左青;段玉玺;陈立杰;朱晓峰;王媛媛;;蛋白质亚细胞定位方法在植物病理学研究中的应用[A];中国植物病理学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王发明;柚(citrus grandis Osbeck)单染色体AFLP分子标记体系及文库的建立[D];福建农林大学;2010年
2 刘树楠;杂交水稻花粉发育超微结构比较与多光谱显微定量分析[D];武汉大学;2009年
3 万凌琳;水稻β-1,3葡聚糖苷酶基因Osg1的功能研究[D];武汉大学;2010年
4 梁东;苹果山梨醇代谢相关基因的分子特性研究[D];西北农林科技大学;2010年
5 何富强;核桃LFY同源基因的克隆和表达[D];河北农业大学;2011年
6 王延玲;新疆红肉苹果红色发育机理的初步研究[D];山东农业大学;2011年
7 冯守千;红梨着色机理的研究[D];山东农业大学;2011年
8 刘玉博;细胞分裂素和生长素调控拟南芥体细胞胚根端分生组织建立的分子基础[D];山东农业大学;2011年
9 路杨;土壤宏基因组文库筛选除草剂降解基因[D];吉林大学;2011年
10 龙茹;湖北大老岭落叶阔叶林群落结构和植物性系统多样性研究[D];北京林业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱银城;猪PGM1基因的序列、表达谱及多态性分析[D];华中农业大学;2010年
2 刘冉冉;枫香遗传转化体系的优化及转化PaFT基因的研究[D];华中农业大学;2010年
3 李炫丽;ms2Bnap同源序列在萝卜—芥蓝异源四倍体中的克隆及表观遗传变异分析[D];华中农业大学;2010年
4 樊志明;萝卜甘蓝双二倍体雄性不育性的遗传及细胞学研究[D];华中农业大学;2010年
5 张东阳;黑粒小麦的分子细胞遗传学及抗氧化性研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
6 韩聪;家蚕OCIAD2基因的克隆表达及其定位研究[D];浙江理工大学;2010年
7 李清清;苹果中六个胁迫相关的转录因子表达特性及与醇酰基转移酶基因表达相关性分析[D];山东农业大学;2010年
8 赵政;臭氧处理对秋水梨贮藏效果的影响[D];山东农业大学;2010年
9 孙翠;核桃(Juglans regia L.)坚果仁维生素E含量分析及jrMPBQ基因克隆[D];山东农业大学;2010年
10 于鹏;中国樱桃SFB基因的克隆与表达研究[D];山东农业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王玉成,杨传平,姜静;木本植物组织总RNA提取的要点与原理[J];东北林业大学学报;2002年02期
2 杨焕杰,田国伟,申家恒;桔梗小孢子发生和雄配子体发育过程超微结构变化[J];西北植物学报;1995年02期
3 葛燕;张家骅;;骨形态发生蛋白在动物繁殖上的研究进展[J];动物医学进展;2006年06期
4 蔡星星;刘晶;仇吟秋;赵伟;宋志平;卢宝荣;;籼稻93-11和粳稻日本晴DNA插入缺失差异片段揭示的水稻籼-粳分化[J];复旦学报(自然科学版);2006年03期
5 朱玉,于中连,林敏;草甘膦生物抗性和生物降解及其转基因研究[J];分子植物育种;2003年04期
6 庄军平;苏菁;陈维信;;一种从香蕉果实提取高质量RNA的方法[J];分子植物育种;2006年01期
7 刘柱,陈明,徐玉泉,陆伟,杨志荣,林敏;一株草苷膦极端抗性菌株的分离和分子鉴定[J];高技术通讯;2002年12期
8 王勇,吴国良,李登科,杨凯,郝炳伟;核桃树体内酚类物质含量的变化[J];果树学报;2003年04期
9 刘海;林德球;徐杰;蒋跃明;;一种适合于富含多糖和酚类物质的香蕉果实RNA提取方法[J];果树学报;2006年01期
10 樊红;克隆新基因cDNA全长的策略和方法[J];国外医学.遗传学分册;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈泽良;鼠疫耶尔森氏菌密度感应系统与毒力关系研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2005年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 立;我国率先绘制出水稻基因图谱[J];南方农村;2002年03期
2 ;水稻基因研究取得新成果[J];吉林水利;2002年06期
3 ;Science:华人科学家发现水稻驯化转折点[J];中国稻米;2006年03期
4 赵槐;红麻的采收与沤制[J];新农业;1985年14期
5 郑晋元,郭仁裕,俞元清,黄九龙,嵇铁军,周永昌;红麻田化学除草三则[J];植物保护;1987年04期
6 张洪进,张建明,张夕林,王东华,顾炳资,李明飞;红麻田杂草防除临界期及生态经济阈值的研究[J];杂草科学;1994年03期
7 金关荣,朱强,孔黎萍;高产、优质、高效的麻田种植组合研究[J];中国麻作;1994年01期
8 林敏利;红麻新品种——闽红82/34[J];中国土特产;1994年01期
9 孙进昌;怎样防治红麻炭疽病[J];中国农村科技;1999年05期
10 刘瑞奎;红麻要高产 全苗是关键[J];新农业;1982年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 乔利;潘兹亮;卢兆成;许国;李玉章;;豫南地区红麻主要病害及发生症状[A];河南省植物病害研究进展——河南省植物病理学与现代农业学术讨论会论文集[C];2011年
2 刘明久;李丁涛;许桂芳;;盐胁迫对红麻种子萌发及幼苗生长的影响[A];第二届全国种子科学与技术学术研讨会论文摘要集[C];2011年
3 乔利;卢兆成;潘兹亮;许国;;豫南地区红麻主要病害及发生症状[A];经济策论(上)[C];2011年
4 ;戈宝绿业(深圳)有限公司[A];第三届中国苜蓿发展大会论文集[C];2010年
5 陈涛;祁建民;徐建堂;陈品品;陈富成;陶爱芬;陈美霞;;红麻叶片蛋白提取及其蛋白质组双向电泳体系的建立与优化[A];北方遗传资源的保护与利用研讨会论文汇编[C];2010年
6 赵仁发;黄森伦;钟章美;李伟平;张在忠;黎淼坚;张财源;;青皮竹与水稻远缘杂交育种关键[A];梅州市自然科学优秀学术论文集(第十届)[C];2010年
7 李点娇;林荔辉;祁建民;;红麻L23A细胞质雄性不育系转育与杂种优势利用研究[A];北方遗传资源的保护与利用研讨会论文汇编[C];2010年
8 罗彦长;王守海;;分子标记辅助水稻抗病虫育种进展[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
9 祁建民;李维明;林荔辉;林培青;吴为人;郑云雨;;超高产强适应性红麻新品种——福红2号推广与开发[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
10 徐绮霞;孙洋;张永军;吴孔明;郭予元;;水稻萜烯合成酶基因Os08g07100的鉴定及序列分析[A];植保科技创新与病虫防控专业化——中国植物保护学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 易运文;水稻基因转基因克隆工作已完成400多个[N];光明日报;2010年
2 记者 韩晓玲 实习生 华子博 通讯员 农宣;华中农大水稻团队发现重要基因[N];湖北日报;2010年
3 冯耀华 詹曙光;野生水稻基因丰富优良 专家建议加强保护[N];粮油市场报;2011年
4 记者 李斌;破译水稻基因追踪[N];新华每日电讯;2002年
5 张洪 王如君;水稻基因是人的两倍[N];农民日报;2002年
6 吴林寰;我国完成400多个水稻基因转基因克隆工作[N];粮油市场报;2010年
7 记者 李斌;逐鹿水稻基因研究[N];新华每日电讯;2002年
8 通讯员 刘金虎;戈宝红麻欲“扩容”[N];阿勒泰日报(汉);2011年
9 胡志坚 杨树赛 李慧;新疆罗布红麻扩大种植[N];中国纺织报;2011年
10 记者 杨继春;收拾红麻一片 喂牛喂驼真忙[N];阿勒泰日报(汉);2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐向民;水稻和红麻雄性不育相关基因MS5的克隆、表达及转基因研究[D];广西大学;2012年
2 宋阿琳;硅提高水稻对高锌胁迫抗性的生理与分子机理[D];中国农业科学院;2011年
3 胡昌泉;水稻胚乳发育相关基因的筛选及功能分析[D];福建农林大学;2011年
4 刘美玲;融合多元环境因子的水稻重金属污染水平遥感评估模型[D];中国地质大学(北京);2011年
5 官华忠;水稻包穗的遗传研究[D];福建农林大学;2011年
6 许明;籽粒苋AmA1基因和人乳铁蛋白基因转化水稻的研究[D];福建农林大学;2011年
7 赵强;基于高通量测序的水稻基因型鉴定以及水稻籼粳第四号染色体比较基因组研究[D];上海交通大学;2011年
8 向殿军;ICE1-like转录因子的克隆及其转化水稻的抗冷效果评价[D];沈阳农业大学;2012年
9 董红霞;水稻苗期叶色突变体的蛋白质组分析[D];华中农业大学;2010年
10 徐建堂;红麻光钝感突变体的基因组差异与蛋白质组学研究[D];福建农林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 倪建平;我国水稻知识产权现状与发展方向研究[D];中国农业科学院;2010年
2 陈裕坤;苯丙氨酸解氨酶基因遗传转化水稻的研究[D];福建农林大学;2011年
3 邓湘雄;水稻响应镉胁迫的差异磷酸化蛋白质组研究[D];杭州师范大学;2012年
4 李晓明;水稻内参蛋白质的选择及鉴定[D];河北农业大学;2010年
5 周伟辉;水稻耐热性生理机理和耐热资源的鉴定与筛选[D];浙江大学;2011年
6 左静;一株铜绿假单胞菌在水稻体内的定殖能力研究[D];湖南农业大学;2011年
7 魏征;干旱胁迫下水稻生殖发育相关分析[D];复旦大学;2010年
8 黄家庆;水稻直立穗基因的精细定位和候选基因的分析[D];福建农林大学;2010年
9 王宪云;水稻骨干亲本不同发育时期蛋白质表达的多态性研究[D];河北农业大学;2011年
10 张小丽;水稻对镉、苄嘧磺隆及其复合污染的基因应答[D];扬州大学;2010年
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